建筑多孔围护结构热湿耦合迁移研究进展

建筑多孔围护结构的热湿耦合迁移会严重影响建筑室内环境、建筑能耗以及建筑结构,而建筑热桥往往是发生湿迁移和湿积累最严重的部位。与建筑主墙体相比,热桥受多维效应的影响,热湿耦合迁移更加复杂。为探究建筑中不同部位的热湿耦合迁移,从而精准计算建筑热损失,首先分别从一维平壁墙体和多维热桥两个角度阐述了多孔围护结构热湿耦合迁移的研究进展,然后分析了多孔围护结构热湿耦合迁移对建筑的作用。多孔围护结构尤其是其中的热桥等复杂建筑节点处的热湿耦合迁移对建筑室内环境、建筑能耗及建筑结构有着重要影响,热湿耦合迁移模型、热湿耦合迁移实验等相关研究也亟待深入开展。

基于广义有限差分法的多孔介质墙体热湿耦合迁移模型求解

针对多孔介质墙体的热湿耦合迁移控制方程的求解问题,提出了一种基于广义有限差分法的新型无网格区域法数值模型。该模型在空间域上采用广义有限差分法离散,在时间域上采用隐式欧拉法离散,得到递归形式的线性方程组并用Matlab软件进行程序编写和运算。将计算结果与采用解析解、有限差分法、TDMA法和实验的结果进行比较,验证解法的准确性。分析了区域总点数、子区域选点数以及时间步长对数值计算精度的影响,结果表明该数值方法在求解热湿耦合迁移微分方程上具有良好的稳定性。

土壤中热、湿、气及溶质耦合迁移的数学模型

从连续介质力学出发,应用Whitaker提出的局部体积平均法,建立了一个描述植物生长的土壤中热、湿、气及溶质耦合迁移的多场数学模型,以揭示非饱和土壤内复杂的传输机理.此模型中考虑了植物根系对水分、热量、气体和溶质的吸收或排放,同时在边界条件中反映了植物冠层对土壤表面遮阳的影响.因此,该模型相对于已有的其他模型来说,所包含的物理机制更加完备,并且它还具有可解性.

多孔介质墙体热湿耦合迁移实验方法

多孔介质墙体热湿耦合迁移对建筑热工性能、建筑能耗及室内环境有着重要影响,实验是研究该过程的重要方法.分析了多孔介质墙体热湿耦合迁移实验研究中的两个关键问题.首先,概述了多孔介质材料内瞬态湿度测量方法,提出了一种造价低、使用便捷并准确可靠的方法.然后,分析了国内外研究者常用的三种实验方案,设计了一种新方案,并根据新方案搭建了一个足尺寸实验台,为多孔介质墙体实验研究及数学模型验证打下基础.

有限元法分析木片热湿耦合迁移物性参数

本文建立了描述木片热湿耦合迁移的数学模型。用数值方法(有限元法和有限差分法)对数学模型联立求解后。与实验相结合,分析计算了木片热湿耦合迁移的物性参数。研究表明,在确定了某些物性参数后,采用本文叙述的理论计算与实验结合的方法,可求算出某一未知或实验测定较为困难的物性参数。木片这种含湿多孔物料。有效导热系数均随温度的上升而增大,变化范围从10℃(含水率34％)时的0.2W/(m·℃)至47℃时的1W/(m·℃)。

含湿多孔介质内热量迁移的研究

文中分析了未饱和含湿多孔介质内热湿耦合作用过程的热迁移机理，提出了热量迁移数学模型，讨论了不同边界条件对多孔介质内温度分布的影响状况。

两种常见墙体的热湿迁移特性分析

大多数建筑墙体均为多孔介质材料,多孔介质墙体中湿迁移与热迁移是互相耦合的过程,湿迁移对热迁移有着重要的作用,例如会使热导率明显增加,同时,热过程对湿过程也有着影响作用。基于Fourier定律、Fick定律、Darcy定律,以温度和空气含湿量为驱动势建立了多层多孔介质墙体热湿耦合迁移数学模型,对两种常见墙体(红砖墙体和加气混凝土墙体)进行计算分析。结果表明,加气混凝土墙体比红砖墙体具有更好的保温隔热性能,但更容易发生湿积累和引发湿破坏。

水蒸气增湿非饱和黄土热湿迁移规律研究

温度梯度、含水率梯度和压力梯度对非饱和土体中的水热迁移有重要影响。用非饱和黄土填筑室内模型,通入0.10MPa高温水蒸气,研究蒸汽压梯度、温度梯度和含水率梯度耦合作用下的水热迁移规律。结果表明:在水蒸气迁移范围之内,土体的升温速率、增湿速率和增湿程度较大,以蒸汽传热和压力梯度驱动的水蒸气增湿为主。而在水蒸气未到位置,以温度梯度引起的热传导和含水率梯度与温度梯度耦合驱动的水热迁移为主;水蒸气迁移时,受土颗粒阻碍和蒸汽压消散的影响,土体升温速率、增湿速率和温度传导速率均随径向距离的增大而减小,且增湿速率小于升温速率;水蒸气增湿土体的最大含水率接近最优含水率,增湿效果较好,可有效提高一定范围内土体的压实性能;基于模型试验边界条件,确定含湿毛细多孔介质中二维热湿迁移方程的一组代数显式特解,并以20 cm测点为例,将温度和含水率实测值和计算值进行对比分析。研究结果可为非饱和黄土水-汽-热耦合传输规律和水蒸气增湿新技术研究提供理论支持。

土壤-空气换热器地埋管周围土壤动态的热湿迁移规律

以调节日光温室内环境的土壤-空气换热系统为背景,开展白天降温、夜晚升温两种不同工况下的试验,从而探究地埋管周围轴向和径向上的温度、湿度迁移规律.研究结果表明:昼夜温差大的情况下,土壤的热饱和程度会随之产生周期性变化,土壤中蓄放热状态的差异性也会引起温度、湿度分布的动态变化;土壤-空气换热器作用下的土壤热湿耦合的作用明显,温度梯度对湿分迁移有一定的推动作用,产生的湿度梯度同时也会影响温度分布;土壤-空气换热器对土壤的影响主要表现为径向上的变化,即在竖直方向上产生明显的湿度分层及温度变化,且距离换热管越近,变化幅度越大,变化趋势也越显著.

土壤一维热湿传递实验台的研制及模型试验

研制了一个可模拟土壤一维热湿传递的实验台;通过3种土壤的一维热湿传递模型试验,探讨了温度梯度和湿度梯度二者共同影响下土壤的热湿迁移效应,验证了土壤中水分迁移和热量传递的相互作用;在此基础上,对土壤的热湿迁移机理进行了初步分析。研究结果表明:研制的土壤一维热湿传递实验台,具有操作简单、控温精确等优点,能有效模拟温度梯度和湿度梯度二者共同影响下土壤的热湿迁移效应;试验土柱中热量传递十分缓慢,热源附近土壤的温度梯度最大,随着与热源距离的加大,土壤温度迅速降低,冷热端温差越大,温度影响范围越广;相对于土壤初始含水率和土体干密度,冷热端温差是影响试验土柱中温度场最主要的因素;加热后试验土柱的含水率分布曲线可依次分为3个区段,即温差扩散段、共同扩散段和未扰动段;土壤中的热湿迁移过程是一个由多种机制驱动、多相多组分相互耦合作用的复杂过程。

锅炉烟气低品位余热回收技术综述

为了强化锅炉低品位余热回收,优化低品位余热回收技术方案,在介绍热湿耦合迁移和热交换2种烟气余热综合回收技术的基础上,进行了比较分析,归纳总结了各自的优缺点,分析了技术发展的趋势。指出将排烟焓值降低到接近周围环境空气焓值,就是烟气余热回收的极限。认为针对低品位余热回收,深入研究吸湿溶液吸收法和直接接触换热法,以及将两种方法结合会更有前景与意义。

热湿耦合迁移对长江流域建筑能耗模拟的影响

以温度和相对湿度为驱动势建立了热湿耦合迁移模型(CHMT),采用有限差分法以加权隐式格式离散控制方程,用C++编制计算程序;采用自编程序与有限元模拟软件COMSOL Multiphysics进行求解,将计算结果与实验数据和HAMSTAD验证实例进行对比,验证了模型的准确性;以上海、武汉和重庆的建筑南立面挤塑式聚苯乙烯(XPS)外保温砖墙为例,分别计算墙体在供冷季和供暖季的逐时得热量,并以累计得热量为指标,分析热湿耦合迁移对能耗模拟的影响.结果表明:当不考虑热湿耦合迁移时,上海、武汉和重庆的墙体在供冷季累计得热分别被低估10.04%,8.69%和9.11%;在供暖季累计失热分别被低估6.34%,6.62%和6.3%,因此在计算长江流域建筑能耗时应考虑热湿耦合迁移的影响.

热湿气候地区墙体热湿耦合迁移模型热湿物性参数灵敏度分析

本文将热湿气候地区墙体热湿耦合传递模型中的等温吸放湿曲线斜率、液态水传递系数、水蒸气传递系数、导热系数、比热容作为输入参数,将温度和相对湿度作为输出参数,通过生成Sobol序列对热湿物性参数进行采样,并使用Sobol灵敏度分析法对采样结果进行灵敏度分析,得到热湿物性参数的一阶灵敏度指数和总灵敏度指数,进而分析各热湿物性参数对墙体内温湿度分布的影响程度。结果表明,等温吸放湿曲线斜率和液态水传递系数对墙体内的温湿度分布影响较大,而导热系数和比热容对墙体内的温湿度分布影响较小。因此,在进行墙体热湿耦合模拟时需将等温吸放湿曲线斜率和液态水传递系数视为温度和湿度的函数处理,而水蒸气传递系数、导热系数和比热容可视为常数处理。

多孔围护结构热湿耦合传递过程研究及进展

相对于干热干冷气候区,湿热湿冷气候区的多孔围护结构热湿耦合作用引起的传热计算是一个复杂的过程,在建筑节能工程计算中依然采用的是经验方法。本文以多孔围护结构热湿耦合传递过程为研究对象,对业界在理论研究、计算方法及模拟工具等方面取得的进展进行了深入的研究分析,总结了国内外在多孔围护结构热湿耦合传递过程研究中所取得的主要成果。针对存在的问题,指出了其应用的局限性,同时展望了该领域的发展趋势。

非饱和土壤热湿迁移对地埋管换热特性的影响研究

本文提出了一种考虑温度因素的预测土壤热导率模型,通过与Campbell和de V-1模型的计算结果比较,该模型能更准确计算土壤热导率大小,平均相对均方差≤15%;其次,建立了基于Matlab平台的地埋管换热器周围非饱和土壤热湿耦合迁移模型,研究了土壤初始温度、初始含湿量及孔隙率对地埋管在放热工况下温湿度场的影响,结果表明:土壤初始温度对钻孔壁处含湿量影响较小,而钻孔壁处温度场与土壤初始含湿量成反比,且其湿度场下降速率均呈现先增后减的趋势;当土壤孔隙率<0.2时,土壤含湿量下降速率明显增加。